Conception de tiges collées pour la construction en bois massif
La modification du code international de la construction 2021 (IBC) pour les bâtiments en bois massif de 18 étages a ouvert la voie à de nouvelles possibilités, mais a également créé une série de nouveaux problèmes à résoudre pour les ingénieurs. Naturellement, plus l'échelle d'une conception augmente, plus la complexité et la charge de service tendent à s'accroître. Le bois massif ne fait pas exception à la règle. Comme pour tous les bâtiments, la formation de chemins de charge complets est vitale pour la sécurité de la structure et de ses occupants. Les connexions qui relient les éléments entre eux doivent être choisies avec soin. Il peut être intimidant de se lancer dans la conception d'une nouvelle structure en bois massif, en particulier lorsque l'on est confronté à des forces de conception que les méthodes traditionnelles de construction à ossature en bois n'auraient pas pu affronter. Heureusement, une technologie familière peut être prise en considération pour former de nouvelles connexions pour ces bâtiments en bois massif.
Les adhésifs destinés à fixer des éléments en acier (par exemple des tiges filetées ou des barres d'armature déformées) sur des structures en béton ne sont pas nouveaux dans l'industrie du bâtiment ; Hilti les développe et les fabrique depuis des décennies. Les produits tels que HILTI HIT-RE 500 V3 ont traditionnellement été commercialisés uniquement en tant qu'ancrages chimiques pour le béton. Cependant, avec la publication du rapport technique 070 (TR070) et de l'ATE 19/0194, il est possible d'utiliser HILTI HIT-RE 500 V3 dans les assemblages de tiges collées (GIR) pour les constructions en bois massif.
TR070 est une méthodologie de conception des tiges collées publiée par l'Organisation européenne pour l'évaluation technique (EOTA). Afin de concevoir selon cette méthodologie, un adhésif doit être testé conformément au document d'évaluation européen pour les assemblages en bois (EAD 130006-00-0304). Une fois le produit testé et évalué, une évaluation technique européenne (ETA) peut être publiée. L'ETA décrira les essais réalisés et fournira les informations de conception requises, telles que la force d'adhérence de l'adhésif. TR070 établit des règles de conception pour les conceptions GIR en utilisant l'Eurocode 5 : Conception des structures en bois (EN1995) et l'ETA de l'adhésif.
Comme indiqué ci-dessus, ETA 19/0194 et TR070 peuvent être utilisés pour concevoir des connexions de tiges collées (GIR). Ci-dessous figure un exemple d'assemblage simple d'une poutre collectrice à un poteau utilisant une fixation en acier à large rebord et des tiges collées. Cet exemple utilise la méthodologie de conception décrite dans le TR070 pour calculer la capacité de traction et de cisaillement des tiges collées. L'ingénieur en charge du projet devra vérifier que la solution HIT-RE 500 V3 est applicable pour l'utilisation prévue. La méthode de calcul ci-dessous évalue uniquement les charges sur l'adhésif HIT-RE 500 V3 et l'ingénieur en charge du projet est responsable de la conception de la fixation en acier, de la poutre et du poteau. 
Exemple de calcul de GIR par TR 070
Vérification de la fixation de la poutre sur l'acier
Résistance et propriétés des matériaux :
Vérifier les distances minimales autorisées :
Les tiges sont installées parallèlement au grain
TR070 Tableau 4.1 (distances minimales pour les tiges chargées axialement)
TR070 Tableau 4.2 (distance minimale pour les tiges chargées latéralement et collées parallèlement aux fibres)
Résumé : l'espacement et la distance entre les bords sont bons.
Vérifier la longueur minimale de l’adhérence (TR070 Eq. 4.4)
Longueur d’adhérence donnée = 8"
Vérifier la capacité de charge axiale (TR070, section 4.1.4) :
Rupture de la tige d'acier : 
Défaillance de la ligne d’adhérence :
Classe de service 1 (EN 1995, pour la classe de service 1, le taux d'humidité moyen de la plupart des bois résineux ne dépasse pas 12 %).
Action à court terme (EN 1995, classe de durée de charge, charge de vent)
Défaut d'adhérence du bois :
Classe de service 1 (EN 1995, pour la classe de service 1, le taux d'humidité moyen de la plupart des bois résineux ne dépasse pas 12 %).
Action à court terme (EN 1995, classe de durée de charge, charge de vent)
Vérifier la rupture de cisaillement des blocs (TR070 Sec. 4.1.7 & EN 1995 Annexe A) :
Classe de service 1 (EN 1995, pour la classe de service 1, le taux d'humidité moyen de la plupart des bois résineux ne dépasse pas 12 %).
Action à court terme (EN 1995, classe de durée de charge, charge de vent)
Résistance caractéristique à la traction du bois parallèle au fil = Ft,k = 2000 psi (donnée)
Résistance caractéristique au cisaillement du bois parallèle au fil = Fv,k = 580 psi (donnée)
Résumé :
Rupture de la tige d'acier = 16,4 kips > 7,5 kips
Rupture de la ligne d’adhérence = 21,7 kips > 7,5 kips
Défaillance du bois adhérent = 23,4 kips > 7,5 kips
Rupture en cisaillement du bloc = 57,3 kips > 7,5 kips
Le design est bon pour la tension
Vérifier la capacité de charge latérale (EN 1995.1.1, sections 8.2 et 8.5) :
La bride de la fixation est supérieure ou égale à d, d = 0.5"à plaque d'acier épaisse en cisaillement simple
Vérifier le chargement combiné :
Charge de traction supposée = 7,5 kips
Charge de cisaillement supposée = 2 kips
Capacité de traction = 16,4 kips
Capacité de cisaillement = 2,6 kips
Bon pour les chargements combinés
Vérification de la fixation de la colonne sur l'acier
Résistance et propriétés des matériaux :
Vérifier les distances minimales autorisées :
Les tiges sont installées perpendiculairement au grain
TR070 Tableau 4.1 (distances minimales pour les tiges chargées axialement)
TR070 Tableau 4.2 (distance minimale pour les tiges chargées latéralement et collées parallèlement aux fibres)
Résumé : l'espacement et la distance entre les bords sont bons.
Vérifier la longueur minimale d’adhérence (TR070 Eq. 4.4) :
Longueur d’adhérence donnée = 9.5"
Vérifier la capacité de charge axiale (TR070, section 4.1.4) :
Rupture de la tige d'acier : 
Défaillance de la ligne d’adhérence :
Classe de service 1 (EN 1995, pour la classe de service 1, le taux d'humidité moyen de la plupart des bois résineux ne dépasse pas 12 %).
Action à court terme (EN 1995, classe de durée de charge, charge de vent)
Défaut d'adhérence du bois :
Classe de service 1 (EN 1995, pour la classe de service 1, le taux d'humidité moyen de la plupart des bois résineux ne dépasse pas 12 %).
Action à court terme (EN 1995, classe de durée de charge, charge de vent)
Vérifier la rupture de cisaillement des blocs (TR070 Sec. 4.1.7 & EN 1995 Annexe A) :
Classe de service 1 (EN 1995, pour la classe de service 1, le taux d'humidité moyen de la plupart des bois résineux ne dépasse pas 12 %).
Action à court terme (EN 1995, classe de durée de charge, charge de vent)
Résistance caractéristique à la traction du bois perpendiculairement au fil = Ft,k = 800 psi (donnée)
Résistance caractéristique au cisaillement du bois perpendiculairement au fil = Fv,k = 580 psi (donnée)
Résumé :
Rupture de la tige d'acier = 16,4 kips > 7,5 kips
Rupture de la ligne d’adhérence = 21,7 kips > 7,5 kips
Défaillance du bois adhérent = 23,4 kips > 7,5 kips
Rupture en cisaillement du bloc = 47,3 kips > 7,5 kips
Le design est bon pour la tension
Vérifier la limite de la charge axiale perpendiculaire au grain (TR 070 section 4.1.6) :
Hilti estime qu'une charge axiale perpendiculaire au fil du bois, comme indiqué dans la section 4.1.6 de TR070, peut entraîner une rupture par fendillement lorsque le rapport entre la profondeur d'encastrement du connecteur, la , et l'épaisseur de l'élément, h, est inférieur à 0,7. Si le rapport la / h < 0,7, une vérification supplémentaire du matériau de base du bois pour empêcher le fendillement doit être effectuée.
Vérifier la capacité de charge latérale (EN 1995.1.1, sections 8.2 et 8.5) :
Supposons que la bride de la fixation soit supérieure ou égale à d, d = 0,5"à plaque d'acier épaisse en cisaillement simple.
Vérifier le chargement combiné :
Charge de traction supposée = 7,5 kips
Charge de cisaillement supposée = 2 kips
Capacité de traction = 16,4 kips
Capacité de cisaillement = 6,8 kips
Bon pour les chargements combinés
Les tiges collées ne sont actuellement pas citées dans la spécification nationale de conception (NDS) pour le bois. Naturellement, leur absence peut susciter une certaine appréhension quant à leur utilisation pour autre chose que de simples attaches ornementales plutôt que pour des connexions structurelles robustes avec une capacité de retrait plus élevée. Cet article espère faire la lumière sur un sujet peu connu. En utilisant TR 070, ETA 19/0194 et EN 1995, le cas échéant, il est possible d'introduire des tiges collées dans la construction en bois de masse.
Les documents mentionnés dans cet article (c'est-à-dire EAD 130006-00-0304, ETA 19/0194 et TR070) n'ont pas été produits par Hilti North America, et aucun test ou évaluation n'a été effectué par Hilti North America pour déterminer leur exactitude ou leur adéquation à une utilisation conforme aux codes et pratiques de conception nord-américains. Les méthodologies de conception présentées le sont à titre d'information uniquement - il incombe à l'ingénieur en charge du dossier (EOR) de décider si les concepts et les méthodologies sont appropriés pour l'utilisation prévue.
Pour en savoir plus sur les tiges collées, consultez les articles ci-dessous :
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